高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料课文配套ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料课文配套ppt课件，共57页。PPT课件主要包含了学习目标，新课引入，应用广泛的金属材料，合金的定义和性质，形成条件，铁合金，碳素钢，合金钢，低碳钢，中碳钢等内容，欢迎下载使用。
1.认识金属材料与人类生产生活和社会发展的密切关系；2.了解合金的定义和性能，从结构角度认识合金及其性能，深入理解结构决定性质，加强宏观辨识与微观探析的核心素养。
原始社会过渡到了奴隶社会
青铜器的使用，使社会生产力得到大力发展
奴隶社会过渡到了封建社会
铁器的使用 ， 使社会生产力得到大力发展
金属材料在历史上的地位
工具的变迁是人类文明进步的标志之一
金属材料的发展推动人类文明的进程
由两种或两种以上的金属或金属和非金属熔合而成的具有金属特性的物质
①硬度一般高于它的成分金属
②熔点一般低于它的成分金属
③合金具有优良的物理、化学或机械性能
④合金的性能可以通过所添加的合金元素的种类、含量和生成合金的条件等来加以调节。
①一种金属的熔点不能高于另一种金属的沸点。
②融合时，可以是金属和金属熔合，也可以是金属和不太活泼的非金属之间熔合。
根据下表中四种金属的熔点、沸点： 其中不能形成合金的是_________ ①Cu与Na ②Fe与Cu ③Fe与Na ④Al与Na
二、铁合金的分类及性质
(0.3%∽0.6%)
韧性、焊接性好，但强度低，用于制造钢板、钢丝和钢管等
强度高，韧性及加工性好，用于制造钢轨、车轮和建材等
硬而脆，热处理后弹性好，用于制造器械、弹簧和刀具等
不锈钢（Cr18%，Ni8%）
锰钢（增加强度和韧性）
钢的含碳量越低，韧性越好，硬度越低；含碳量越高，韧性越差，硬度越高。
(1)合金元素种类、含量不同，其性能不同；(2)结构决定性能，性能决定其用途；(3)改变合金元素种类、含量和生产工艺来开发新功能的金属材料。
【思考与讨论】在碳素钢中，由于含碳量不同，高碳钢、中碳钢和低碳钢的性能有很大差异；向碳素钢中加入不同的合金元素，可制得不同性能的合全钢。这对你有什么启示?与同学讨论。
2018年，王国栋所在的东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，在国际上率先研发出2000MPa级汽车用热冲压用高强钢；在液化天然气低温容器用钢上，世界上普遍采用的材料是9Ni（镍）钢，在保证钢材性能的前提下，实验室与企业合作，用5Ni钢做出了9Ni钢的性能，大幅节约了成本。在生产工艺上，研发出薄带连铸、无头轧制等新流程、新工艺，正在向企业转化，可应用于多个重要钢种的生产。
1.下列说法不正确的是(　　)A．钠和钾的合金可用于快中子反应堆作热交换剂B．氧化镁(熔点2 800 ℃)是优良的耐高温材料C．镧镍合金能大量吸收H2形成金属氢化物，可作储氢材料D．2.4 g镁在足量的氧气中燃烧，转移的电子数为0.1NA
(1)合金一定是不同金属熔合而成的具有金属特性的化合物(　　)(2)生铁的熔点比纯铁低，但机械强度和硬度比纯铁高(　　)(3)青铜比纯铜的硬度低(　　)(4)生铁中的铁与纯铁的化学性质不同(　　)(5)地震灾区重建要使用大量钢材，钢材是合金(　　)
三、铜合金的分类及性质
Na K Ca Mg Al
Fe Cr Mn及其合金
57-71号元素（镧系）、钪、钇
第2课时 铝和铝合金
第三章 铁 金属材料
1. 了解常见金属（Al）的物理、化学性质，知道物质的性质在很大程度上决定了物质的用途。2.了解常见Al的化合物的物理、化学性质。3.了解铝合金和新型合金的用途。
铝在历史上曾非常稀有，因而也极其贵重。100多年前，为了表彰门捷列夫对化学的杰出贡献，英国皇家学会不惜重金制作了一个比黄金还要贵重的奖杯──铝杯，赠送给门捷列夫。法国皇帝拿破仑三世为了显示自己的尊贵，用铝做了一顶头盔，成为轰动一时的新闻。每逢盛大国宴，别人都用银制餐具，而他独自使用一套铝制餐具。这都说明在100多年前，铝是一种极其昂贵的“稀有金属”。
铝是地壳中含量最多的金属元素
(1)物理性质 银白色金属光泽固体，硬度小，密度小，熔点660°C，有良好的导电、导热、延展性等。
容易失去最外层电子，表现出强的还原性。
与活泼非金属单质、酸、碱、盐的反应
4Al + 3O2 === 2Al2O3
【思考1】铝容易被空气氧化，但为什么人们日常生活中总喜欢使用铝合金制造的物品呢？
表面覆盖着的致密的氧化膜起着保护内部金属的作用。
【思考2】取一块久置的铝箔加热，有何现象？
【思考3】将久置的铝箔打磨后加热，有何现象？
熔化的铝并不滴落，好像有一层膜兜着。
熔点：Al：660℃Al2O3：2050℃
【实验3-4 】观察到什么现象？
实验表明，铝表面的保护膜和铝均能与盐酸发生反应。
Al2O3 + 6HCl === 2AlCl3 + 3H2O 2Al + 6HCl === 2AlCl3 + 3H2↑
现象：开始气泡很少，一会儿后铝片上气泡越来越多；点燃木条放在试管口有爆鸣声。
 Al2O3＋6H+ === 2Al3+＋3H2O2Al + 6H+ === 2Al3+ + 3H2↑
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O === 2Na[Al(OH)4]2Al + 2NaOH + 6H2O === 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑
【实验3-5 】观察到什么现象？
现象：放入打磨过的铝片的试管中立即产生气泡；而放入未打磨过的铝片的试管中开始没有气泡，一段时间后才产生气泡。两只试管中均放出一种可燃性的气体。
Al2O3 + 2OH− + 3H2O === 2[Al(OH)4]− 2Al+2OH−+6H2O === 2[Al(OH)4]− + 3H2↑
1.向一个铝质易拉罐中充满CO2，然后往罐中注入足量的浓NaOH溶液，立即用胶布封严罐口。一会听到罐内发出“咔、咔”的响声，且易拉罐变瘪；再过一会儿易拉罐又鼓起来恢复原样。请完成下列空白。(1)易拉罐变瘪的原因是______________________________________________，反应的离子方程式____________________________________。(2)易拉罐又鼓起来的原因是__________________________________________，反应的离子方程式_____________________________________________。
NaOH溶液与CO2气体反应，导致易拉罐内压强变小
Al与NaOH溶液产生H2， 易拉罐内压强又变大
2Al+2OH−+6H2O === 2[Al(OH)4]− + 3H2↑
4.称取两份铝粉，分别与稀盐酸和氢氧化钠溶液反应，若放出等量的气体，则参加反应的盐酸和氢氧化钠物质的量之比为（ ） A.1：1 B.2：3 C.1：2 D.3：1
3.称取两份铝粉，第一份加足量的NaOH溶液，第二份加足量的盐酸，若放出等量的气体，则两份铝粉的质量比为（ ） A.1：1 B.2：3 C.1：2 D.1：3
5.等体积、等物质的量浓度的稀硫酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加入等质量的铝，生成氢气的体积之比为5∶6，则甲、乙两烧杯中的反应情况说法不正确的是(　　)A.甲、乙中参加反应的Al的物质的量之比为5∶6B.甲、乙中参加反应的硫酸和氢氧化钠的质量之比为49∶16C.甲、乙中反应转移的电子数为5∶6D.甲中酸过量，乙中碱过量
7.将等物质的量的Na和Al两种金属加入足量的水中，生成26.88 L(标准状况下)的气体，则下列描述错误的是( 　)A.金属Na无剩余 B.金属Al有剩余C.所得溶液溶质为Na[Al(OH)4] D.Na的物质的量是0.6 ml
6.甲、乙两烧杯中各盛有100 mL 3 ml·L-1的盐酸和NaOH溶液，向两个烧杯中分别加入等质量的铝粉，反应结束后，测得生成的气体体积之比为V(甲)∶V(乙)=1∶2，则加入铝粉的质量为 (　 )　　　　　　　　　　　　　　　A.5.4 gB.3.6 gC.2.7 gD.1.8 g
良好的导电性，仅次于银、铜 ----用作导线铝的密度小(2.7g/cm－3) ----飞机制造(硬铝)良好的导热性 ----铝制炊具良好的延展性 ----用作包装
(1)俗称：刚玉(2)物理性质：难溶于水，熔点高（2054℃），可作耐火材料; (3)化学性质：
铝制餐具不宜蒸煮或长时间存放酸性或碱性食物。
两性氧化物：既能与酸反应生成盐和水， 又能与碱反应生成盐和水的氧化物。
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O === 2Na[Al(OH)4]
Al2O3 + 6HCl === 2AlCl3 + 3H2O
铝可以将活泼性比其弱的金属，从其氧化物中置换出来
(1)明矾——KAl(SO4)2∙12H2O(2)用途：净水(3)净水原理：Al3+ + 3H2O ⇌ Al(OH)3(胶体) + 3H+ Al(OH)3(胶体)可以吸附悬浮杂质
AlCl3＋3NaOH === Al(OH)3↓＋3NaCl
AlCl3 +3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH4Cl
Al(OH)3 + NaOH === Na[Al(OH)4]
①加入氨水产生白色胶状沉淀，沉淀不溶解。
②加入NaOH溶液产生白色胶状沉淀，NaOH过量沉淀逐渐溶解。
【思考】制备Al(OH)3应选择铝盐与NaOH溶液还是氨水？
(2)氢氧化铝的化学性质
Al(OH)3+ NaOH === Na[Al(OH)4]
Al(OH)3＋3H+===Al3+＋3H2O
Al(OH)3+ 3HCl === AlCl3 + 3H2O
Al(OH)3 + OH− === [Al(OH)4]−
两性氢氧化物：既能与酸又能与碱反应生成相应的盐和水的氢氧化物。
注意：Al(OH)3不能溶于较弱的酸和弱碱
(1)检验与鉴别①用过量NaOH溶液检验Al3+的存在。②用过量NaOH溶液鉴别AlCl3溶液和MgCl2溶液。(2)分离与除杂①Mg(Al)：加足量NaOH溶液。②Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液。③Mg(OH)2[Al(OH)3]：加足量NaOH溶液。④Mg2+(Al3+)：加过量NaOH溶液，过滤，再加酸充分溶解。
纯铝的硬度和强度较小。铝合金 硬铝
成分：Cu4%、Mg0.5%、Mn0.5%、Si0.7%性能：密度小、强度高、具有较强的抗腐蚀能力用途：制飞机、宇宙飞船
向铝中加入少量合金元素，如Cu、Mg、Si、Mn、Zn及稀土元素等，可制成合金。铝合金具有密度小、强度高、塑性好、易于成型、制造工艺简单、成本低廉等特点。主要用于建筑业、容器制造、交通运输及电子行业。
一种新型合金，如Ti­-Fe合金、La-­Ni合金等，一定条件下能吸收氢气，一定条件下能放出氢气，循环寿命性能优异，并可被用于大型电池，尤其是电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等。
用途: 飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船等尖端领域。
密度小、强度高、耐腐蚀、耐高温
耐热合金又称高温合金，是在高温使用环境条件下，具有组织稳定和优良力学、物理、化学性能的合金。包括耐热钢、耐热铝合金、耐热钛合金、高温合金、难熔合金等。耐热合金在高温下具有一定拉伸、蠕变、疲劳性能、物理、化学性能和工艺性能。
这种合金制成预先确定的形状，再经定型处理后，若受外力变形，只要稍微加热便可恢复原来的面貌。
补充1：铝及其化合物的图像分析
(5)Al(OH)3+3H+ === Al3++3H2O
(3)Al3++4OH−(过量) === [Al(OH)4]−
(6)[Al(OH)4]− +4H+ (过量) === Al3++4H2O
(2)Al(OH)3+OH− === [Al(OH)4]−
1.分析AlCl3溶液与NaOH溶液反应的图像特点和规律。
先产生白色沉淀后沉淀溶解
开始无沉淀，过一会儿出现沉淀
Al3+＋3OH− =Al(OH)3↓
Al(OH)3＋OH− =[Al(OH)4]-
Al3+＋4OH− =[Al(OH)4]−
Al3+＋3[Al(OH)4]− =4Al(OH)3↓
2.分析Na[Al(OH)4] 溶液与盐酸反应的图像的特点和规律。
[Al(OH)4]− ＋H+=Al(OH)3↓＋H2O
Al(OH)3＋3H+=Al3+＋3H2O
4H+＋[Al(OH)4]− =Al3+＋4H2O
3.分析向含MgCl2、AlCl3、HCl、NH4Cl的混合溶液中，逐滴加入NaOH溶液至过量的图像有何特点何规律，填写表格内容。
开始无沉淀产生，后产生沉淀并逐渐增多，沉淀不变，最后沉淀部分溶解。
H+＋OH− =H2O
Al3+＋3OH− =Al(OH)3↓Mg2+＋2OH− =Mg(OH)2↓
Al(OH)3＋OH− =[Al(OH)4]−
【典例】如下六个图中，横坐标为某溶液中加入某物质的物质的 量，纵坐标为生成沉淀的物质的量，将图中的字母代号填入下表。
4.向明矾[KAl(SO4)2]溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液到至过量。
2KAl(SO4)2＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋K2SO4
2Al(OH)3＋K2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2K[Al(OH)4]
KAl(SO4)2＋2Ba(OH)2=== K[Al(OH)4]＋2BaSO4↓
5.向NH4Al(SO4)2溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液到至过量。书写化学方程式：
2NH4Al(SO4)2 ＋3Ba(OH)2===2Al(OH)3↓＋3BaSO4↓＋ (NH4) 2SO4
NH4Al(SO4)2 ＋2Ba(OH)2=== Al(OH)3↓＋ NH3·H2O ＋ 2BaSO4↓
2NH4Al(SO4)2 ＋5Ba(OH)2=== Ba[Al(OH)4]2 ＋2NH3·H2O ＋4BaSO4↓
1.镁单质 (1)原子结构 (2)物理性质：______________________________________________ ______________________________________________ (3)化学性质(写化学方程式)： ①与O2反应：a.常温________________________________________ b.点燃________________________(发出耀眼白光)； ②与N2反应：________________________； ③与HCl反应：____________________________；
具有银白色金属光泽的固体，熔点低，密度小，硬度低，良好延展性，导电导热性。
表面生成一层致密的氧化膜，保护内部金属
Mg＋2HCl === MgCl2＋H2↑
1.镁单质 (3)化学性质(写化学方程式)： ④与CO2反应：_____________________________； ⑤与沸水反应：__________________________________。 (4)用途：__________________________________________ ___________________________________________ ________________________________________ ________________________________________ 。
国防金属：镁合金的强度高、机械性能好， 制造汽车、飞机、火箭；军事上：用做照明弹、燃烧弹；冶金工业：用做还原剂和脱氧剂。
2.氧化镁(1)物理性质：_____________________________。(2)化学性质： ____________________________。(3)用途： ___________________。3.氢氧化镁(1)物理性质： ____________________ 。(2)化学性质： _______________________________； _______________________________。
白色不溶于水的固体，熔点高
MgO＋2H＋===Mg2＋＋H2O
Mg(OH)2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O
1.单质铜(1)物理性质：______________________________________________。(2)化学性质：①与非金属单质反应：铜在空气中加热：____________________；铜丝在Cl2中反应：___________________；铜在硫蒸气中反应：__________________。 ②铜在潮湿的空气中表面逐渐形成一层绿色的铜锈： _____________________________________。
紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
3.Cu(OH)2（蓝色固体）的化学性质
(1)不稳定性：(2)二元弱碱：
(1) CuSO4 (2) CuSO4·5H2O(3) Cu2(OH)2CO3
——白色粉末，常用于检验水的存在
【温馨提示】Cu2+有毒，可作消毒剂，如游泳池杀菌、农药波尔多液。
——蓝色晶体，俗称胆矾
——铜绿，可理解为Cu(OH)2·CuCO3
Cu(OH)2＋2H+===Cu2+＋2H2O
第3课时 物质的量在化学方程式计算中的应用
1.掌握物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积应用于化学方程式的计算方法和格式。2.加深对物质的量、物质的量浓度、气体摩尔体积等概念的理解，及对化学反应规律的认识。3.加强综合运用知识的能力和综合计算的能力。
一、物质的量在化学方程式计算中的应用
2Na + 2H2O === 2NaOH + H2↑ 质量 46g ： 36g ： 80g ： 2g化学计量数之比 2 ： 2 ： 2 ： 1扩大6.02 × 1023倍 2NA ： 2NA ： 2NA ： 1NA物质的量之比 2 ml ： 2ml ： 2ml ：1ml
方程式中化学计量数之比 = 各物质的粒子数之比= 各物质的物质的量 之比= 各物质的气体体积（相同条件）之比
从上例可以看出化学反应中粒子之间的数目有什么关系？
将已知物理量转化为物质的量
设所求物质的物质的量为n(B)
在有关物质的化学式下面标出已知量和未知量
把10.2 g镁铝合金的粉末放入过量的烧碱溶液中，在标准状况下生成6.72 L氢气。试计算： (1)该合金中铝的质量分数是__________。(2)该合金中镁与铝的物质的量之比是________。 (3)该合金溶于足量的盐酸中，标准状况下产生氢气的体积是__________。
Al 0.2ml Mg 0.2ml
当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时，只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系，即“关系式”。
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量差、气体体积差、反应过程中的热量差等等。该差量的大小与反应物质的有关量成正比。
1.把质量为10 g铁片放在50 g硫酸铜溶液中，充分反应后取出，洗净、烘干、称重，铁片的质量增加到10.6 g，问析出多少克铜？原硫酸铜溶液的质量分数是多少？
2.在一定条件下，向一体积可变的密闭容器中充入2L N2和3L H2，发生如下反应N2(g) +3H2(g)===2NH3(g)后，恢复到原来状况，测得气体体积变为4L，则N2的转化率为 　 　 　 。